受力
關(guān)注創(chuàng)建者：狄瑞吉 創(chuàng)建時(shí)間：2021-02-02
受力的視頻教程
hypermesh與abaqus聯(lián)合仿真-螺栓預(yù)緊力的加載與螺栓截面受力提取
全程采用hypermesh對(duì)計(jì)算模型建模，劃分六面體網(wǎng)格，創(chuàng)建螺栓預(yù)緊工況，創(chuàng)建螺栓受預(yù)緊力后的外部載荷工況，講解如何輸出螺栓截面上的受力。采用梁?jiǎn)卧M螺栓加預(yù)緊力，來進(jìn)一步簡(jiǎn)化計(jì)算模型。
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abaqus樁基受力分析
結(jié)合大量樁基分析的經(jīng)驗(yàn)，通過一個(gè)鋼護(hù)筒樁基的受力分析，著重講述了樁基分析中建模以及接觸設(shè)置，地應(yīng)力平衡的方法，通過視頻的學(xué)習(xí)，可以掌握樁基受力分析的注意事項(xiàng)，解決樁基分析中出現(xiàn)的問題。 1、已整理了合集，合集更加實(shí)惠，請(qǐng)看abaqus土木工程實(shí)例合集。
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鋼管樁帽局部受力分析——熟悉菜單操作
樁頂放置直徑700毫米砂筒，受力300噸，計(jì)算樁帽局部受力情況。通過本例子意在讓大家熟悉菜單操作ansys,熟悉菜單操作是學(xué)會(huì)ansys的必由之路。
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受力的實(shí)例教程
這個(gè)筆記follow著課程進(jìn)度[5/3/2021至5/9/2021 Week 9], 簡(jiǎn)要描述了預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件受力及工作階段, 內(nèi)容僅為教學(xué)使用.
預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的概念(Prestressed Concrete)
預(yù)加應(yīng)力的方法與設(shè)備(Prestressed Concrete)
持久狀況計(jì)算
預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件從預(yù)加應(yīng)力到承受外荷載直至最后破壞，可分為三個(gè)主要受力階段：(1)施工階段; (2)使用階段; (3)破壞階段。下面分別加以介紹.
2 施工階段
施工階段依構(gòu)件受力條件不同，又可分為預(yù)加應(yīng)力階段和運(yùn)輸、安裝階段等兩個(gè)階段。(1) 預(yù)加應(yīng)力階段
從預(yù)加應(yīng)力開始，至預(yù)加應(yīng)力結(jié)束(即傳力錨固)為止的受力階段。構(gòu)件所承受的作用：偏心預(yù)壓力（預(yù)加應(yīng)力的合力）Np；梁的一期恒載（自重荷載）G1。
預(yù)加應(yīng)力階段截面應(yīng)力分布
(2) 運(yùn)輸、安裝階段
預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件（預(yù)制構(gòu)件）運(yùn)輸至橋梁工地、安裝施工到成橋的受力階段。由于預(yù)應(yīng)力損失會(huì)增加，預(yù)加應(yīng)力的合力值Np要比預(yù)加應(yīng)力階段??；預(yù)制梁安裝施工時(shí)，梁的自重作用應(yīng)計(jì)入1.20或0.85的動(dòng)力系數(shù)。
3 使用階段
指橋梁建成營(yíng)運(yùn)通車整個(gè)工作階段。a)荷載作用下的梁; b)預(yù)加力Np作用下的應(yīng)力; c) 一期恒載G1作用下的應(yīng)力; d) 二期恒載G2作用下的應(yīng)力; e) 活載作用下的應(yīng)力; f) 各種作用所產(chǎn)生的應(yīng)力之和.
使用階段各種作用下的截面應(yīng)力分布
(1) 加載至受拉邊緣混凝土預(yù)壓應(yīng)力為零
構(gòu)件僅在永存預(yù)加力Np（即永存預(yù)應(yīng)力σpe的合力）的作用下，其下邊緣混凝土的有效預(yù)壓應(yīng)力為σpc。當(dāng)構(gòu)件加載至某一特定荷載，其下邊緣混凝土的預(yù)壓應(yīng)力恰被抵消為零，此時(shí)在控制截面上所產(chǎn)生的彎矩M0稱為消壓彎矩。
展開 3.受力分析
3.1對(duì)左曲軸的受力分析
左曲軸180°范圍內(nèi)受力情況，受力大小為200，采用Press面壓力；右側(cè)180范圍內(nèi)受力情況為20.其受力情況如圖所示。
對(duì)其進(jìn)行分析計(jì)算，其變形情況如同所示，受力云圖如圖所示。
可見在左側(cè)受力時(shí)軸的左側(cè)根部受力情況最大，容易發(fā)生破壞,右側(cè)較小。
3.2對(duì)左側(cè)90°范圍內(nèi)受力情況如圖所示
內(nèi)應(yīng)力如圖所示，結(jié)果顯示根部受力最大。
3.3對(duì)左側(cè)在壓縮沖程結(jié)束后做受力情況如同所所示
變形情況如圖所示
4.對(duì)右曲軸的受力分析
右曲軸180°范圍內(nèi)受力情況，受力大小為200，采用Press面壓力；左側(cè)180范圍內(nèi)受力情況為20.其受力情況如圖所示。
對(duì)其進(jìn)行分析計(jì)算，其變形情況如同所示,可見在受力情況如圖所示。
右側(cè)受力時(shí)候同樣軸的根部受力情況最大，容易發(fā)生破壞.
5.改進(jìn)方法及受力分析
為了改進(jìn)以上的缺點(diǎn)，在曲軸的收應(yīng)力最大的地方采用倒角的方法進(jìn)行該進(jìn)。本次結(jié)構(gòu)倒角處采用到直角邊長(zhǎng)為2.其結(jié)構(gòu)圖如圖所示
再對(duì)相同地方，相同時(shí)刻進(jìn)行受力分析，受力以及大小如圖所示。
5.1左側(cè)180°范圍內(nèi)受力
分析結(jié)果如圖所示
5.2右側(cè)90°范圍內(nèi)受力
受力云圖如圖所示。
5.3右側(cè)180°范圍內(nèi)受力
6.結(jié)果
通過以上分析可以發(fā)現(xiàn)在軸類零件的結(jié)構(gòu)中，在軸肩的根部進(jìn)行倒直角或者倒圓角可以明顯減少零件的內(nèi)應(yīng)力情況，以提高零件的壽命，這對(duì)機(jī)械的壽命延長(zhǎng)起
更多關(guān)注公眾號(hào)：CAE仿真科技
展開 軸心受力構(gòu)件分為軸心受拉和軸心受壓兩類，即為拉桿和壓桿。當(dāng)壓桿為豎向桿件并用以支撐屋蓋或樓蓋時(shí)常稱為柱，或軸心受壓柱。軸心受力桿件應(yīng)用于各種平面和空間桁架，是組成桁架的主要承重構(gòu)件。軸心受壓構(gòu)件還常用作支撐其他結(jié)構(gòu)的承重柱。
拉桿的破壞主要是鋼材屈服或被拉斷，屬于強(qiáng)度破壞。壓桿的破壞主要是構(gòu)件失去整體穩(wěn)定性（即屈曲）或組成壓桿的板件局部失去穩(wěn)定性，當(dāng)構(gòu)件上有螺栓孔等使截面削弱時(shí)，也可能因強(qiáng)度不足而破壞。因此對(duì)壓桿要計(jì)算構(gòu)件的1）整體穩(wěn)定性、2）組成構(gòu)件的局部穩(wěn)定性和3）截面的強(qiáng)度三項(xiàng)內(nèi)容；而對(duì)拉桿只計(jì)算強(qiáng)度。以上均屬于按承載力能力極限狀態(tài)計(jì)算，計(jì)算時(shí)采用荷載的設(shè)計(jì)值。
軸心受力構(gòu)件中與受力相對(duì)應(yīng)的變形是伸長(zhǎng)或壓縮。在正常使用狀態(tài)下，最大應(yīng)變接近千分之一，值非常小，因此軸心受力構(gòu)件不要求驗(yàn)算其軸向變形。但對(duì)軸心受力構(gòu)件要限制其長(zhǎng)細(xì)比，不超過某容許值，此條件稱為剛度條件。
軸心受力構(gòu)件的截面形式中，圓鋼因截面回轉(zhuǎn)半徑小，只宜作拉桿；鋼管可用作拉桿或壓桿；單角鋼截面兩主軸與角鋼邊不平行，如用角鋼邊與其他構(gòu)件相連，不易做到軸心受力，因而常用作次要構(gòu)件或受力不大的拉桿；軋制普通工字鋼因兩主軸方向的慣性矩相差較大，對(duì)其較難做到等剛度。熱軋H型鋼由于翼緣寬度較大，且為等厚度，常用作柱截面。熱軋T型鋼用作桁架的弦桿，可節(jié)省連接用的節(jié)點(diǎn)板。
應(yīng)用最多的是利用型鋼或鋼板焊接而成的實(shí)腹式組合截面。當(dāng)受壓構(gòu)件的荷載并不太大而長(zhǎng)度較長(zhǎng)時(shí)，為了加大截面的回轉(zhuǎn)半徑，可采用軋制型鋼由綴件相連而成的格構(gòu)式組合截面。
展開 【iSolver案例分享41】承力方梁受力分析
1. 引言：
iSolver為一個(gè)完全自主的面向工程應(yīng)用的通用結(jié)構(gòu)CAE軟件，對(duì)標(biāo)Nastran/Ansys/Abaqus，以結(jié)構(gòu)有限元分析為核心，具有靜力、模態(tài)、穩(wěn)態(tài)、瞬態(tài)、非線性、多物理場(chǎng)等常用分析類型，兼容商軟模型接口，精度和商軟完全一致，并支持基于Python及C++的二次開發(fā)，快速集成客戶自研算法和分析流程，幫助客戶實(shí)現(xiàn)自研程序的商業(yè)化包裝和推廣，可用于航天、航空、船舶、汽車、機(jī)械、電子等各個(gè)領(lǐng)域。
本文以承力方梁受力分析為例，演示iSolver的分析流程，并將iSolver和Abaqus計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比。
2. 模型背景
此案例為某型承力方梁的靜力學(xué)分析，分析對(duì)象為不規(guī)則三維實(shí)體結(jié)構(gòu)，為保證最大限度將模型劃分為六面體網(wǎng)格，需要將模型進(jìn)行適當(dāng)切分。該多承力方梁結(jié)構(gòu)材料為鋼，其彈性模量為200000MPa，泊松比為0.33。
3. 建模
考慮到結(jié)構(gòu)的減重設(shè)計(jì)和模塊化設(shè)計(jì)，方梁進(jìn)行了相應(yīng)的開槽和挖孔設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)具體形狀如下：
由于方梁結(jié)構(gòu)形式較為明確，為保證模型的求解精度和求解效率，整體采用六面體網(wǎng)格劃分，單元類型選用實(shí)體單元C3D8R，模型共劃分為304383個(gè)節(jié)點(diǎn)和243304個(gè)單元。有限元網(wǎng)格如下圖所示。
模型采用毫米單位制，材料屬性設(shè)置如下：
方梁假設(shè)受載形式為兩端固支、中心承壓，則約束條件為模型左右兩側(cè)約束六個(gè)自由度，載荷條件為模型頂部施加40MPa的壓強(qiáng)載荷。
4.
展開 如果你在有限元分析中處理靜力問題，有一個(gè)基礎(chǔ)工具能幫助你實(shí)現(xiàn)許多功能：自由受力圖（Free Body Diagram）。
對(duì)于一個(gè)有限元分析工程師，F(xiàn)BD可能并不是一個(gè)陌生的名詞。但絕大多數(shù)工程師可能并不完全了解FBD的工作原理，本文將介紹自由受力圖的具體工作原理與使用方法。
注：對(duì)于動(dòng)態(tài)問題，F(xiàn)BD同樣可以發(fā)揮作用，特別是對(duì)于移動(dòng)與旋轉(zhuǎn)的速度與加速度問題。
什么是自由受力圖？
在力學(xué)系統(tǒng)中，一般認(rèn)為主要是包含一系列的相互連接的部件與結(jié)構(gòu)單元。一般而言，將系統(tǒng)分布各個(gè)部分是有助于簡(jiǎn)化分析的，但如果一開始就將所有部件與單元納入分析列表中，則問題就會(huì)變得非常復(fù)雜。因此，工程師使用了一種簡(jiǎn)便的方法，將一個(gè)子系統(tǒng)的受力結(jié)構(gòu)觀念化為一個(gè)可以移除的虛擬部件，并且將這種方法命名為自由受力圖（The Free Body Diagram）。
自由受力圖在有限元分析中的作用非常重要，下面以一個(gè)具體的實(shí)例作簡(jiǎn)要說明。
怎樣畫自由受力圖？
在自由受力圖中，首先需要將一個(gè)實(shí)際的物理實(shí)體簡(jiǎn)化為線或矩形，而力與扭矩則會(huì)施加在單元結(jié)點(diǎn)上，這些結(jié)點(diǎn)將各個(gè)獨(dú)立的單元連接，同時(shí)擁有一些特定的材料屬性。
對(duì)于力與扭矩的加載，不管在現(xiàn)實(shí)中是外部還是內(nèi)部，在自由受力圖中統(tǒng)一作于單元內(nèi)部，并且大小與長(zhǎng)度成一定比例。
例：梁的自由受力圖
對(duì)于下圖中的模型，畫出其自由受力圖：
將梁簡(jiǎn)化為線；
將墻去除，取而代之的是端點(diǎn)處施加力與扭矩；
在梁的另一端點(diǎn)處施加力。
由于墻對(duì)于梁所施加的力與扭矩的大小并不知道，但如果將梁假設(shè)為一個(gè)均勻固定的單元，則可以依據(jù)一定的平衡條件計(jì)算出來：
Fh = 0
Fv = -2kN
M = 2K * 2 = 4 KN.m
對(duì)于此模型，平衡方程非常簡(jiǎn)單，所以FBD圖的作用也體現(xiàn)的并不明顯。
展開 
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Freebodies
Freebodies工具可計(jì)算模型特定部件上的平衡力和力矩，適合用于子結(jié)構(gòu)建模或確定接觸件/連接件的受力情況。
</u>所以四象限分析其實(shí)是在幫助我們判斷：澆排系統(tǒng)的放置是不是合理，受力是否均勻，模具是否存在局部風(fēng)險(xiǎn)。
初調(diào)支架上面的各支腳，使各支點(diǎn)都能均勻的受力。用水平測(cè)量?jī)x器水平尺或電子水平儀檢測(cè)平板的水平狀況，并微調(diào)相關(guān)支點(diǎn)，直到符合水平位置。初調(diào)合格后，靜置12小時(shí)后，進(jìn)行重復(fù)上面流程，如不合格需進(jìn)行再次調(diào)整，如合格方可使用。使用后根據(jù)實(shí)際實(shí)地環(huán)境周期性檢測(cè)維護(hù)。
鑄鐵平臺(tái)安裝過程中，用條式水平儀調(diào)測(cè)量，螺絲調(diào)整垂直度。用撬杠來調(diào)整直線度。一趟安裝調(diào)整完成后，用鋼尺測(cè)量的方法來一趟和二趟的平行度。
將單槽鑄鐵地軌支承點(diǎn)墊好、墊平，每個(gè)支撐點(diǎn)受力均勻，整個(gè)單槽鑄鐵地軌平穩(wěn)。
3. 單槽鑄鐵地軌安裝時(shí)將單槽鑄鐵地軌的各個(gè)支撐點(diǎn)用調(diào)整墊鐵墊好、墊實(shí)，由技術(shù)人員將單槽鑄鐵地軌調(diào)整至合格精度。
4. 為了防止單槽鑄鐵地軌整體變形，使用完畢后，要將工件從單槽鑄鐵地軌上拿下來，避免工件長(zhǎng)時(shí)間對(duì)單槽鑄鐵地軌重壓造成的變形。
5.
這種隨機(jī)、往復(fù)、幅度變化的風(fēng)致應(yīng)力會(huì)對(duì)關(guān)鍵受力構(gòu)件（如焊縫、螺栓節(jié)點(diǎn)、支撐結(jié)構(gòu)）造成累積損傷，可能導(dǎo)致材料在遠(yuǎn)低于靜力強(qiáng)度的應(yīng)力水平下發(fā)生疲勞斷裂。
疲勞仿真就是在結(jié)構(gòu)響應(yīng)分析（特別是基于CFD模擬得到的載荷譜）基礎(chǔ)上，引入材料的疲勞性能數(shù)據(jù)（S-N曲線或斷裂力學(xué)模型），對(duì)關(guān)鍵部位進(jìn)行疲勞壽命評(píng)估。
這不僅能在受力時(shí)耗散能量實(shí)現(xiàn)高韌性，而且含側(cè)鏈的長(zhǎng)鏈在受剪切力時(shí)解纏結(jié)相對(duì)遲緩，提高了熔體的儲(chǔ)能模量。
▲ 圖10：TREF-HT-GPC交叉分級(jí)的3D表面圖。（a）樣品A；（b）樣品B
技術(shù)人員利用這些數(shù)據(jù)構(gòu)建了三維交叉分級(jí)表面拓?fù)鋱D譜。圖譜中樣品A呈尖銳的主峰集中在高溫區(qū)，樣品B則呈現(xiàn)寬泛平緩的形貌，直觀反映了兩者微觀結(jié)構(gòu)的異質(zhì)性差異。
基于UMAT的蠕變變形仿真16天前
大部分情況下，結(jié)構(gòu)的受力、溫度分布是不一樣的，就不能用一個(gè)蠕變模型去預(yù)測(cè)所有單元。
為了解決這個(gè)問題，有學(xué)者提出改進(jìn)的擬合模型：
模型中的各參數(shù)和溫度、應(yīng)力進(jìn)行關(guān)聯(lián)：
這個(gè)模型，不包含初始蠕變，更適合用來描述穩(wěn)態(tài)和加速段的蠕變：
UMAT子程序
根據(jù)前面的介紹我們知道，蠕變兼具了疲勞和屈服的一些特點(diǎn)。
對(duì)應(yīng)的T型槽鑄鐵平臺(tái)，臺(tái)面厚度建議選用120mm-180mm，搭配加密十字交叉筋板結(jié)構(gòu)，筋板厚度≥20mm，在T型槽下方增設(shè)縱向加強(qiáng)筋，與槽體垂直對(duì)齊，分散臺(tái)面壓力，避免局部受力變形。
材質(zhì)優(yōu)先選用HT300高強(qiáng)度灰鑄鐵，經(jīng)“高溫時(shí)效+振動(dòng)時(shí)效”雙重處理，殘余應(yīng)力去除率≥98%，確保長(zhǎng)期承載無形變。
T 型槽鐵地板拼接沒有那么復(fù)雜，只要按 “規(guī)劃→地基→基準(zhǔn)→拼接→固定→校準(zhǔn)” 步驟操作，把握槽位對(duì)齊、接縫精度、受力均勻三個(gè)核心，就能拼出穩(wěn)定、高精度的整體平臺(tái)，滿足大型設(shè)備安裝、重載加工等場(chǎng)景需求。
用拼接螺栓或定位銷將地板與墊鐵、地基牢固連接，防止使用時(shí)受力移位。固定后靜置 24 小時(shí)，讓地板充分受力穩(wěn)定，再進(jìn)行二次精度檢測(cè)，確保水平度、平面度符合需求。日常使用中，也要定期復(fù)檢，尤其是重載、頻繁使用的場(chǎng)景，每 3-6 個(gè)月校準(zhǔn)一次，及時(shí)修正微小偏差。
除了水平調(diào)平，T 型槽的精度維護(hù)也不能忽視。
